电网对称故障下虚拟同步机暂态稳定性分析

当电力系统遭受大干扰时,虚拟同步发电机(VSG)会与传统同步发电机一样发生暂态功角失稳现象,威胁系统稳定性。另外,电力电子器件的饱和非线性等电力电子化特征导致传统电力系统暂态稳定性的分析方法不再适用。通过以单机无穷大母线连接方式下电网发生对称短路故障为例,在借鉴传统交流电力系统分析方法的基础上提出了一种适用于电力电子化电力系统的暂态稳定性分析方法,分析了计及VSG饱和特性的暂态功角稳定性,并在此基础上提出了提高系统暂态稳定性的相应措施。最后,基于Matlab/Simulink仿真验证了结论。     

基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator）由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。     

基于变步长功率跟踪的有功备用式PV-VSG控制策略

传统光伏发电系统多以最大功率跟踪方式并网,不具备有功调频能力,而将其改造的光伏虚拟同步发电机多以配备储能的方式实现虚拟同步功能,但储能设备过于昂贵,主电路改造成本较大。针对上述问题,在不改造传统集中式光伏逆变器主电路的情况下,提出一种基于变步长功率跟踪的有功备用式光伏虚拟同步发电机策略,通过有功备用方式实现虚拟同步功能,节省改造成本,所提方法克服了固定步长跟踪方法快速性和稳定性不能兼容的问题,并且使光伏虚拟同步发电机快速精确地提供惯性及阻尼支撑控制。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

一种有功备用式光伏虚拟同步控制策略

传统光伏逆变器多以最大功率跟踪方式运行,不能进行有功调频和实现有功功率灵活可控。此外,以传统光伏逆变器改造的光伏虚拟同步发电机(photovoltaicvirtual synchronous generator,PV-VSG)多配备储能电池,但储能电池成本昂贵,逆变器改造成本较大,针对上述问题,提出一种有功备用式光伏虚拟同步发电机控制策略,使传统光伏逆变器在不增加储能、不改造电路的情况下,具有调频调压功能,并实现了有功备用及有功功率的灵活可控。针对以往研究的不足,首先研究了PV-VSG有功备用的运行机制,并提出一种有功备用式PV-VSG控制策略,并对其进行数学建模。然后对光伏发电系统的稳定运行区域进行研究,提出最低电压限制方法,最后仿真验证了文中所提控制策略的可行性。仿真结果表明:该控制策略使传统光伏逆变器在无储能的情况下通过有功备用方式实现虚拟同步功能,并能稳定运行于光伏曲线右半平面。